Reinste Nervensache - School

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Reinste Nervensache
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Das Nervensystem des Menschen (Kl. 9/10)
Der Mensch • Beitrag 25
IV
Rund um die Reihe
Warum wir das Thema behandeln
Das Nervensystem ist unser „alltäglicher Begleiter“ – keinen Augenblick können wir auf
dieses komplexe System verzichten. Oft ist uns gar nicht bewusst, wie „abhängig“ wir von
ihm sind – ob beim Riechen, Klettern, Klavierspielen oder wenn wir uns in einer fremden
Umgebung orientieren. Diese Lehr-Lern-Einheit unterstützt Ihre Schülerinnen und Schüler*
dabei, Einblicke in dieses System zu erhalten und seine Bedeutung für unseren Körper zu
erkennen. Denn nur das, was man selbst kennt und schätzt, ist man auch bereit zu schützen.
Darüber hinaus lassen sich bei diesem Thema einige grundlegende Aspekte der Biologie
wiederholen und vertiefen, z. B. der Aufbau somatischer Zellen, die Spezialisierung von Zellen, das Zusammenspiel verschiedenster Zellen innerhalb eines Systems, das Wechselspiel
verschiedener Systeme, die Hierarchie innerhalb von Systemen sowie die Grundprinzipien
der Informationsverarbeitung und -weitergabe in einem System.
* Im weiteren Verlauf wird aus Gründen der besseren Lesbarkeit nur „Schüler“ verwendet.
Was Sie zum Thema wissen müssen
Wie ist unser Nervensystem aufgebaut?
Unser Nervensystem lässt sich in zwei große Untersysteme einteilen: Das Zentralnervensystem mit Gehirn und Rückenmark steuert alle Nerventätigkeiten im Körper. Hier werden
auch Informationen, die von den Sinnesorganen aufgenommen werden, ausgewertet und
körpereigene Reaktionen eingeleitet.
Das periphere Nervensystem liegt außerhalb des Zentralnervensystems. Es leitet ausgewählte Informationen von Muskeln und inneren Organen, wie Leber, Niere, Magen und Lunge,
zum zentralen Nervensystem und wiederum Informationen des Zentralnervensystems zu den
Muskeln und inneren Organen.
Die Bausteine unseres Nervensystems sind Nervenzellen (Neurone). Alle Neuronen sind auf
die Verarbeitung und Weiterleitung von Informationen spezialisiert und bestehen aus einem
Zellkörper mit Zellkern und meist zahlreichen fein verästelten Fortsätzen, den Dendriten.
Vom Zellkörper geht ein dickerer und bis zu 1 m langer Fortsatz ab, die Nervenfaser (Neurit).
Die Nervenfasern des Menschen bestehen aus einem Axon, das fast immer von Hüllzellen,
auch Myelinscheide oder Myelinschicht genannt, umgeben ist. Die einzelnen Hüllzellen sind
durch Ranviersche Schnürringe voneinander getrennt. Am Ende des Axons befinden sich die
Synapsen. Mit diesen steht jede Nervenzelle mit weiteren Neuronen, Drüsen- oder Muskelzellen in engem Kontakt.
Wie erfolgt die Erregungsleitung in unserem Nervensystem?
Die Informationsübertragung durch die Axone der Nervenzellen erfolgt auf bioelektrische
Weise. Im Ruhezustand sind die Zellmembranen der Axone außen positiv und innen negativ
elektrisch geladen. Man spricht vom Ruhepotential. Wird die Nervenzelle gereizt, kehrt die
Ladungsverteilung an der Zellmembran an dieser Stelle um: Sie wird außen negativ und
innen positiv. Man nennt dies Aktionspotential. Dieses Aktionspotential wird entlang des
Axons weitergeleitet (Erregungsleitung). 1 bis 2 Millisekunden danach kehrt diese Spannungsumkehr automatisch wieder in den Ausgangszustand zurück.
Die Axone des Menschen und der Wirbeltiere sind von Hüllzellen umgeben. Dadurch werden die Aktionspotentiale nicht in kleinen Schritten, sondern sprunghaft von Schnürring
zu Schnürring weitergeleitet. Man spricht von einer saltatorischen Erregungsleitung. Infolgedessen wird bei Wirbeltierneuronen eine Leitungsgeschwindigkeit von bis zu 120 Meter
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pro Sekunde erzielt – und das bei doch relativ dünnen Neuronen. Bei Tieren mit marklosen
Nervenfasern, z. B. bei der Weinbergschnecke oder dem Regenwurm, werden dagegen nur
Leitungsgeschwindigkeiten von bis zu 6 Metern pro Sekunde erreicht. Bei ihnen findet eine
kontinuierliche Erregungsleitung statt.
Gehirn und Rückenmark – die Schaltzentrale unseres Nervensystems
Gehirn und Rückenmark bilden das Zentralnervensystem (ZNS), das mit dem vegetativen
Nervensystem (Regelung der Funktionen der inneren Organe und des Blutkreislaufs) und
dem somatischen Teil des Nervensystems (Signalaustausch zwischen ZNS und Skelettmuskeln) in intensivem Kontakt steht.
Das Rückenmark ist fingerdick und durchläuft den Wirbelsäulenkanal. Es besteht aus einer
weißen und einer grauen Substanz. In der schmetterlingsförmigen grauen Substanz befinden sich die Zellkörper der Nervenzellen. Die weiße Substanz enthält vor allem Axone der
sensorischen und motorischen Fasern. Die sensorischen Nervenfasern leiten Informationen
der Sinnesorgane zum Gehirn, die motorischen Nervenfasern leiten Befehle des Gehirns an
die Muskeln.
Das Gehirn besteht im Wesentlichen aus vier verschiedenen Hirnteilen: dem Großhirn, dem
Kleinhirn, dem Zwischenhirn und dem Stammhirn. Das Stammhirn setzt sich zusammen
aus dem verlängerten Rückenmark, dem Mittelhirn und einer Brücke zwischen Mittel- und
Kleinhirn. Hier liegt u. a. die Umschaltstelle zwischen Sensorik und Motorik. Zwischen dem
Stammhirn und dem Großhirn liegt das Zwischenhirn. Es filtert den Informationsfluss von
den Sinnesorganen zum Groß­hirn und regelt einige lebenswichtige Körperfunktionen. Das
Kleinhirn liegt direkt hinter dem Stammhirn und erhält Kopien von allen Informationen, die
durch das Stammhirn laufen. Dadurch kann es Befehle höherer Zentren an die Muskeln und
die Informationen sensorischer Nervenfasern an die höheren Zentren vermitteln. Fast 90 Prozent des gesamten Gehirnvolumens macht das Großhirn aus. Es spielt die entscheidende
Rolle für Lernen, Gedächtnis und bewusstes Verhalten.
Vorschläge für Ihre Unterrichtsgestaltung
Voraussetzungen der Lerngruppe
Idealerweise haben die Schüler einen vertieften Einblick in den Körperbau des Menschen
erhalten, wissen um den Aufbau von Zellen und kennen die Aufgaben der wichtigsten Zellbestandteile.
An methodisch-strategischen Kompetenzen sollten die Schüler Versuche weitgehend selbstständig durchführen und auswerten können, ebenso sich auch etwas komplexere Texte
erschließen können. Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn die Schüler mit dem selbstständigen Arbeiten in Kleingruppen vertraut sind.
Aufbau der Reihe
Über die Farbfolie M 1 mit dem Ratespiel „Wer bin ich?“, das anhand von erstaunlichen Fakten zum Nervensystem des Menschen auf das Thema der Stunde lenkt, erfolgt der Einstieg in
die Unterrichtsreihe. Anschließend besprechen Sie anhand der Zeichnung auf Farbfolie M 1
das Zusammenspiel der beim Torschuss beteiligten Organe in unserem Körper. Im Wissenstest M 2 überprüfen die Schüler dann ihr Vorwissen. Der Test wird in der Abschlussstunde
erneut eingesetzt, um den Schülern ihren Lernfortschritt bewusst zu machen.
In der Lerntheke M 3–M 12 erarbeiten sich Ihre Schüler in Einzel- oder Partnerarbeit selbstständig das Fachwissen zum Reiz-Reaktions-Schema (M 3), zum Aufbau unseres Nervensystems (M 4) und einer Nervenzelle (M 5), zur Erregungsleitung innerhalb einer Nervenzelle
(M 7) und an einer Synapse (M 8), zu Aufbau und Funktion von Rückenmark (M 9) und
Gehirn (M 11) sowie zu den Grundlagen von Sympathikus und Parasympathikus (M 12). An
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zwei Stationen werden Versuche zur Reaktionszeit (M 6) und zu unseren Reflexen (M 10)
durchgeführt. Die Schüler können ihre Ergebnisse nach jedem Material eigenständig mithilfe
von Lösungskarten kontrollieren. Nach der gesamten Bearbeitung der Lerntheke erfolgt eine
Besprechung der Aufgaben im Plenum.
Tipps zur Differenzierung
Bei den Stationen 4 (M 6) und 5 (M 7) stehen Zusatzaufgaben für stärkere Schüler zur Verfügung. Darüber hinaus gibt es verschiedene Differenzierungsmöglichkeiten an den einzelnen
Stationen (siehe Erläuterungen zu M 3–M 12).
Diese Kompetenzen trainieren Ihre Schüler
Die Schüler …
· beschreiben den Aufbau unseres Nervensystems.
· erläutern den Reiz-Reaktions-Mechanismus beim Menschen.
· skizzieren den Aufbau einer Nervenzelle und beschriften die Skizze korrekt.
· erläutern die bioelektrische Erregungsleitung innerhalb einer Nervenzelle.
· beschreiben die biochemische Erregungsleitung an einer Synapse.
· erläutern Aufbau und Funktion des Rückenmarks.
· nennen die vier Teile unseres Gehirns und deren Hauptfunktionen.
· führen selbstständig Versuche durch und werten diese aus.
· stärken ihre soziale Kompetenz durch Partner- und Gruppenarbeit.
Ideen für die weitere Arbeit
Im Anschluss an die Einheit können Ihre Schüler zur Vertiefung des Themas z. B. eines der
folgenden Themen als Referat oder Hausarbeit aufbereiten: „Nervensysteme im Tierreich“,
„Lernen bei Schimpansen“, „Träume“, „Einflüsse von Drogen auf unser Nervensystem“ oder
„die Krankheit Parkinson“.
Als weiterführende Themen bieten sich der Aufbau und die Funktion einzelner Sinnesorgane
sowie das Hormonsystem des Menschen an.
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